JP2000236698A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- JP2000236698A JP2000236698A JP11035461A JP3546199A JP2000236698A JP 2000236698 A JP2000236698 A JP 2000236698A JP 11035461 A JP11035461 A JP 11035461A JP 3546199 A JP3546199 A JP 3546199A JP 2000236698 A JP2000236698 A JP 2000236698A
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- wind power
- wind
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 現在は５００ＫＷクラスの風力発電装置が主
流であるが、風力発電装置のブレード等の技術の進歩に
より、近い将来には、１０００ＫＷクラス以上の風力発
電装置の製品化が予想される。しかし、１０００ＫＷク
ラス以上の風力発電装置に従来の二速制御の発電機を適
用すると、発電機の標準的な製作限界を超え、コスト高
となる。 【解決手段】 風車のブレード回転軸に発電機を直結し
て電気出力を得るようにした風力発電装置において、複
数の発電機を直結するとともに、前記複数の発電機の少
なくとも一台を多速式発電機としたことにある。
流であるが、風力発電装置のブレード等の技術の進歩に
より、近い将来には、１０００ＫＷクラス以上の風力発
電装置の製品化が予想される。しかし、１０００ＫＷク
ラス以上の風力発電装置に従来の二速制御の発電機を適
用すると、発電機の標準的な製作限界を超え、コスト高
となる。 【解決手段】 風車のブレード回転軸に発電機を直結し
て電気出力を得るようにした風力発電装置において、複
数の発電機を直結するとともに、前記複数の発電機の少
なくとも一台を多速式発電機としたことにある。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、風力発電装置の構成に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は風車の立体的構成図を示したもの
である。従来は、一つのブレード回転軸１１で、増速機
９を介して一台の発電機４を回転駆動し、発電を行って
いた。また、発電機４の出力方式の種類には、一速式発
電機と二速式発電機がある。
である。従来は、一つのブレード回転軸１１で、増速機
９を介して一台の発電機４を回転駆動し、発電を行って
いた。また、発電機４の出力方式の種類には、一速式発
電機と二速式発電機がある。
【０００３】図３は従来の二速制御方式の風車用発電機
の回路図を表す。これは、一般的な極数変換方式で、結
線を電磁接触機で切り換えて極数変換を行い、回転数を
二段に変えるものである。起動時もしくは低速運転を行
う場合には、コンタクタ１を開放、コンタクタ２及びコ
ンタクタ３を閉じることにより、発電機４の６極端子に
電圧を印加し、６極に相当する速度で回転させて、低定
格出力で発電する。その後、風速の増加に伴い高速運転
を行う場合には、コンタクタ２及びコンタクタ３を開放
し、コンタクタ１を閉じることにより、発電機４の４極
端子に電圧を印加して、４極に相当する速度で回転させ
て、高定格出力で発電する。この極数変換方式を採用す
ることにより、風速に応じて発電機４の極数を自動的に
変換し、回転数を二段に切り替えることが可能であるの
で、高風速時では高風速域での性能を損なうことなく、
また、低風速時では低風速域での発電が可能となり発電
効率の向上を図ることができる。
の回路図を表す。これは、一般的な極数変換方式で、結
線を電磁接触機で切り換えて極数変換を行い、回転数を
二段に変えるものである。起動時もしくは低速運転を行
う場合には、コンタクタ１を開放、コンタクタ２及びコ
ンタクタ３を閉じることにより、発電機４の６極端子に
電圧を印加し、６極に相当する速度で回転させて、低定
格出力で発電する。その後、風速の増加に伴い高速運転
を行う場合には、コンタクタ２及びコンタクタ３を開放
し、コンタクタ１を閉じることにより、発電機４の４極
端子に電圧を印加して、４極に相当する速度で回転させ
て、高定格出力で発電する。この極数変換方式を採用す
ることにより、風速に応じて発電機４の極数を自動的に
変換し、回転数を二段に切り替えることが可能であるの
で、高風速時では高風速域での性能を損なうことなく、
また、低風速時では低風速域での発電が可能となり発電
効率の向上を図ることができる。
【０００４】また、風力発電機においては、風力により
得られるトルクを誘導機の回転トルクに用いて発電を行
うため、発電機容量が大きければ大きいほど、風力によ
る大きな回転トルクを必要とする。よって、定格出力の
小さい風力発電機ほど、発電を始める風速（以下、カッ
トイン風速）が下がる。
得られるトルクを誘導機の回転トルクに用いて発電を行
うため、発電機容量が大きければ大きいほど、風力によ
る大きな回転トルクを必要とする。よって、定格出力の
小さい風力発電機ほど、発電を始める風速（以下、カッ
トイン風速）が下がる。
【０００５】図５に一例として、５００ＫＷクラスの二
速式発電機の理論性能特性曲線を示す。前述の通り、本
発電機４は風速に応じて、極数変換を行い、回転数を二
段に切替えるものである。本発電機４の定格出力は、６
極運転時には１５０ＫＷ、４極運転時には５００ＫＷで
ある。６極運転時と４極運転時を比較すると、６極運転
時はブレードの回転数は約２１回転、カットイン風速は
３．５ｍであるのに対して、４極運転時は、ブレードの
回転数は約３２回転、カットイン風速５ｍである。起動
時及び低風速時には、６極運転を行うことで、風速３．
５ｍで発電を始め、風速が７．５ｍ以上になると、自動
的に４極運転に切替わり、風速約１２ｍ以上で定格出力
５００ＫＷが出力される。風速が１２ｍ〜２４ｍの間に
おいては、風速に応じて、ブレードのピッチを変えなが
ら定格出力５００ＫＷを発電する。なお、瞬間風速が２
４ｍ以上になった場合、風車は自動的に運転を停止し、
その後、風速が１５ｍ以下になると、再び風車は始動す
る。
速式発電機の理論性能特性曲線を示す。前述の通り、本
発電機４は風速に応じて、極数変換を行い、回転数を二
段に切替えるものである。本発電機４の定格出力は、６
極運転時には１５０ＫＷ、４極運転時には５００ＫＷで
ある。６極運転時と４極運転時を比較すると、６極運転
時はブレードの回転数は約２１回転、カットイン風速は
３．５ｍであるのに対して、４極運転時は、ブレードの
回転数は約３２回転、カットイン風速５ｍである。起動
時及び低風速時には、６極運転を行うことで、風速３．
５ｍで発電を始め、風速が７．５ｍ以上になると、自動
的に４極運転に切替わり、風速約１２ｍ以上で定格出力
５００ＫＷが出力される。風速が１２ｍ〜２４ｍの間に
おいては、風速に応じて、ブレードのピッチを変えなが
ら定格出力５００ＫＷを発電する。なお、瞬間風速が２
４ｍ以上になった場合、風車は自動的に運転を停止し、
その後、風速が１５ｍ以下になると、再び風車は始動す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在は５００ＫＷクラ
スの風力発電装置が主流であるが、風力発電装置のブレ
ード等の技術の進歩により、近い将来には、１０００Ｋ
Ｗクラス以上の風力発電装置の製品化が予想される。し
かし、１０００ＫＷクラス以上の風力発電装置に従来の
二速制御の発電機を適用すると、発電機の標準的な製作
限界を超え、コスト高となる。
スの風力発電装置が主流であるが、風力発電装置のブレ
ード等の技術の進歩により、近い将来には、１０００Ｋ
Ｗクラス以上の風力発電装置の製品化が予想される。し
かし、１０００ＫＷクラス以上の風力発電装置に従来の
二速制御の発電機を適用すると、発電機の標準的な製作
限界を超え、コスト高となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであって、その第一の発明の
要旨とするところは、複数の発電機の軸を直結するとと
もに、一つのブレード回転軸で前記発電機の軸を回転駆
動して、電気出力を得るようにした風力発電装置であっ
て、前記複数の発電機の少なくとも一台を多速式発電機
としたことを特徴とする風力発電装置にある。
決するためになされたものであって、その第一の発明の
要旨とするところは、複数の発電機の軸を直結するとと
もに、一つのブレード回転軸で前記発電機の軸を回転駆
動して、電気出力を得るようにした風力発電装置であっ
て、前記複数の発電機の少なくとも一台を多速式発電機
としたことを特徴とする風力発電装置にある。
【０００８】第二の発明の要旨とするところは、前記多
速式発電機とその他の発電機の定格出力が同一であるこ
とにある。
速式発電機とその他の発電機の定格出力が同一であるこ
とにある。
【０００９】第三の発明の要旨とするところは、前記多
速式発電機において、回転数を切り替える手段として、
極数変換方式を採用したことにある。
速式発電機において、回転数を切り替える手段として、
極数変換方式を採用したことにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に基く実施の形態で
あり、一速式の発電機と多速式の発電機を結合した回路
で、図２はその立体的構成図を示したものである。本実
施の形態は、定格出力が同じ一台の二速式の発電機４と
一台の一速式の発電機６を結合した風力発電装置であ
る。図１及び図２において、発電機４と発電機６の入力
軸はカップリングを介して、機械的、電気的に結合され
ている。また、符号８は極数変換盤であり、符号７は発
電制御盤であり、発電された電気は極数変換盤８と発電
制御盤７を介して、出力される。
あり、一速式の発電機と多速式の発電機を結合した回路
で、図２はその立体的構成図を示したものである。本実
施の形態は、定格出力が同じ一台の二速式の発電機４と
一台の一速式の発電機６を結合した風力発電装置であ
る。図１及び図２において、発電機４と発電機６の入力
軸はカップリングを介して、機械的、電気的に結合され
ている。また、符号８は極数変換盤であり、符号７は発
電制御盤であり、発電された電気は極数変換盤８と発電
制御盤７を介して、出力される。
【００１１】ここで、上記発明の実施の形態で、定格出
力が同じ発電機を結合したのは、直結した複数の発電機
の軸は一つのブレード回転軸１１で回転駆動を行ってお
り、定格出力が異なると、発電機の大きさや機械特性及
び電気特性が異なるので不具合が生じるからである。
力が同じ発電機を結合したのは、直結した複数の発電機
の軸は一つのブレード回転軸１１で回転駆動を行ってお
り、定格出力が異なると、発電機の大きさや機械特性及
び電気特性が異なるので不具合が生じるからである。
【００１２】起動時及び低風速時は、コンタクタ２とコ
ンタクタ３を閉じ、コンタクタ１とコンタクタ５を開
き、発電機４の６極端子に電圧を印加して、低速モード
で出力する。その後、風速が上がり、発電出力が発電機
４の６極での定格出力付近になると、コンタクタ２とコ
ンタクタ３を開き、コンタクタ１を閉じ、発電機４の４
極端子に電圧を印加して、高速モードで出力する。この
時、もう一台の発電機６は空転した状態となっている。
さらに、風速が上がり、発電出力が発電機４の４極での
定格出力付近になると、コンタクタ５を閉じ、発電機４
と発電機６の両方で出力する。
ンタクタ３を閉じ、コンタクタ１とコンタクタ５を開
き、発電機４の６極端子に電圧を印加して、低速モード
で出力する。その後、風速が上がり、発電出力が発電機
４の６極での定格出力付近になると、コンタクタ２とコ
ンタクタ３を開き、コンタクタ１を閉じ、発電機４の４
極端子に電圧を印加して、高速モードで出力する。この
時、もう一台の発電機６は空転した状態となっている。
さらに、風速が上がり、発電出力が発電機４の４極での
定格出力付近になると、コンタクタ５を閉じ、発電機４
と発電機６の両方で出力する。
【００１３】この運転法は、風力発電装置の空力特性を
生かした方法であり、低速モード時は、風速は低風速域
にあり、発電出力も、一台の低速モードの標準的な定格
出力以内で充分である。又、中風速域では、一台だけ運
転状態とし、もう一台は空転状態とし、発電機のロスが
少ない発電機の定格点近くで、高い発電効率で運転す
る。さらに、高風速域では、二台の発電機を運転するこ
とにより、風力をロスすることなく高出力で発電する。
生かした方法であり、低速モード時は、風速は低風速域
にあり、発電出力も、一台の低速モードの標準的な定格
出力以内で充分である。又、中風速域では、一台だけ運
転状態とし、もう一台は空転状態とし、発電機のロスが
少ない発電機の定格点近くで、高い発電効率で運転す
る。さらに、高風速域では、二台の発電機を運転するこ
とにより、風力をロスすることなく高出力で発電する。
【００１４】本実施の形態においては、二台の発電機
4、６の軸を直結した構成としているが、本発明はこの
台数を限定するものではない。また、多速式発電機とし
て、二速式発電機４を用いたが、これも本発明の実施の
形態に過ぎず、本発明に限定するものではない。さら
に、上記二速発電機４として、本発明の実施の形態の一
例として、４極／６極式の発電機を用いた。
4、６の軸を直結した構成としているが、本発明はこの
台数を限定するものではない。また、多速式発電機とし
て、二速式発電機４を用いたが、これも本発明の実施の
形態に過ぎず、本発明に限定するものではない。さら
に、上記二速発電機４として、本発明の実施の形態の一
例として、４極／６極式の発電機を用いた。
【００１５】従って、今後、製品化が予想される１００
０ＫＷクラス以上の発電が、現在の発電機を組み合わせ
ることで可能になり、また、１０００ＫＷクラスの一台
の二速式発電機と比べて、コストが安く、発電効率が良
い発電機が提供できる。
０ＫＷクラス以上の発電が、現在の発電機を組み合わせ
ることで可能になり、また、１０００ＫＷクラスの一台
の二速式発電機と比べて、コストが安く、発電効率が良
い発電機が提供できる。
【００１６】また、定格出力が小さい風力発電機の方
が、カットイン風速が低くくなることは、前述の通りで
あるので、例えば、一台の１０００ＫＷの二速式発電機
よりも、５００ＫＷの二速式発電機と５００ＫＷの一速
式発電機を用いる方が、カットイン風速は下がる。この
ため、風車の発電効率、稼働率も５００ＫＷの発電機を
二台用いる方が良いと言える。
が、カットイン風速が低くくなることは、前述の通りで
あるので、例えば、一台の１０００ＫＷの二速式発電機
よりも、５００ＫＷの二速式発電機と５００ＫＷの一速
式発電機を用いる方が、カットイン風速は下がる。この
ため、風車の発電効率、稼働率も５００ＫＷの発電機を
二台用いる方が良いと言える。
【００１７】
【発明の効果】請求項１記載の発明を用いることによ
り、一台の発電機の製作限界を越える定格出力の発電機
を安い価格で提供することが可能となり、かつ、風力特
性を生かした効率の良い風力発電を行うことができる。
り、一台の発電機の製作限界を越える定格出力の発電機
を安い価格で提供することが可能となり、かつ、風力特
性を生かした効率の良い風力発電を行うことができる。
【００１８】請求項２記載の発明を用いることにより、
最も好ましい発電機の組み合わせとなり、最大の風力効
率を得ることができる。
最も好ましい発電機の組み合わせとなり、最大の風力効
率を得ることができる。
【００１９】請求項３記載の発明を用いることにより、
風速に応じてロータの回転数を多段に切替えることがで
きるので、発電効率の改善が図られ、結果的に風車の稼
働率の向上を実現することができる。
風速に応じてロータの回転数を多段に切替えることがで
きるので、発電効率の改善が図られ、結果的に風車の稼
働率の向上を実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す立体的構成図であ
る。
る。
【図３】二速式発電機の回路図である。
【図４】二速式発電機の立体的構成図である。
【図５】定格出力５００ＫＷクラスの二速式発電機にお
ける、理論性能特性曲線を示したものである。
ける、理論性能特性曲線を示したものである。
１ コンタクター ２ コンタクター ３ コンタクター ４ 発電機 ５ コンタクター ６ 発電機 ７ 極数変換盤 ８ 発電制御盤 ９ 増速機 １０ ブレード １１ ブレード回転軸
Claims (3)
- 【請求項１】 風車のブレード回転軸に発電機を直結し
て電気出力を得るようにした風力発電装置において、複
数の発電機を直結するとともに、前記複数の発電機の少
なくとも一台を多速式発電機としたことを特徴とする風
力発電装置。 - 【請求項２】 前記多速式発電機とその他の発電機の定
格出力が同一であることを特徴とする請求項１記載の風
力発電装置。 - 【請求項３】 前記多速式発電機において、回転数を切
り替える手段として、極数変換方式を採用したことを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035461A JP2000236698A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035461A JP2000236698A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236698A true JP2000236698A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12442437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11035461A Withdrawn JP2000236698A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000236698A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004009993A1 (ja) * | 2002-07-24 | 2004-01-29 | Sunpower Co., Ltd. | 風力発電装置および風力発電装置などの建設方法 |
| WO2004057736A1 (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Takahashi, Isao | 発電装置 |
| JP2007110789A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Kazuichi Seki | 分散電源用発電装置の発電機と整流器の接続方法 |
| RU2319859C2 (ru) * | 2002-07-24 | 2008-03-20 | Сиро КИНПАРА | Ветровой электрогенератор и способ сооружения ветрового электрогенератора |
| JP2012237230A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Wind-Smile:Kk | 風力発電装置 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP11035461A patent/JP2000236698A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004009993A1 (ja) * | 2002-07-24 | 2004-01-29 | Sunpower Co., Ltd. | 風力発電装置および風力発電装置などの建設方法 |
| RU2319859C2 (ru) * | 2002-07-24 | 2008-03-20 | Сиро КИНПАРА | Ветровой электрогенератор и способ сооружения ветрового электрогенератора |
| CN100402841C (zh) * | 2002-07-24 | 2008-07-16 | 金原士朗 | 风力发电装置及风力发电装置等的建设方法 |
| WO2004057736A1 (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Takahashi, Isao | 発電装置 |
| US6975044B2 (en) | 2002-12-20 | 2005-12-13 | Isao Takahashi | Generator |
| JP2007110789A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Kazuichi Seki | 分散電源用発電装置の発電機と整流器の接続方法 |
| JP2012237230A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Wind-Smile:Kk | 風力発電装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |